Geri Dön

Proton değişim membranlı yakıt hücresinde kullanılan Al6061 bipolar plakanın korozyon direnci için camsı karbon esaslı kompozit kaplamalar

Glassy carbon-based composite coatings to Al6061 bipolar plate in proton exchange membrane fuel cell for corrosion resistance

PDF İndir

  1. Tez No: 921557
  2. Yazar: BERFİN YAREN KAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NURAN ÖZÇİÇEK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Kimya, Metalurji Mühendisliği, Energy, Chemistry, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 103

Özet

Bu çalışmada, alüminyum alaşımı (Al6061) bipolar plakaların, proton değişim membranlı yakıt hücrelerinin (PEMFC) asidik ortamına karşı korozyon direncini arttırmak amaçlı daha uygun maliyet ve kolay uygulanabilir bir proses ile camsı karbon (GC) esaslı kaplamalar geliştirilmiştir. Dönel kaplama yöntemiyle dönme hızı ve kürlenme sıcaklığı/süresi gibi parametrelerin optimizasyonu yapılarak ABD Enerji Bakanlığının (DOE) belirlediği iletkenlik, korozyon koruması, kaplama yüzey özellikleri ile ilgili standartları karşılayabilen homojen ve Al6061yüzeyine iyi tutunan GC kaplama elde edilmiştir. Korozyon testleri DOE'nin PEMFC için belirlediği test koşulu olan 0.1 M H2SO4 ve 3 ppm HF çözeltisinde gerçekleştirilmiştir. GC kaplamanın özelliklerini geliştirmek amacıyla delikli süper grafen, selüloz nanokristal, WC, WC/Co, TiC, gözenekli karbon, selüloz nanofiber, karbon siyahı & karbon nanotüp, iletken karbon siyahı, WS2, doğal grafit ve ZrC katkı maddeleri kullanılarak GC esaslı kompozit kaplamalar hazırlanmıştır. Her katkı maddesi ile hazırlanan kompozit kaplamalar değerlendirilmiş ve iletkenlik gerekliliğini karşılayan, yüzeye iyi tutunan homojen kaplamaların elektrokimyasal ve yüzey karakterizasyonları yapılmıştır. Sonuçta ZrC veya doğal grafit içeren GC esaslı kompozit kaplamalarda GC kaplamaya kıyasla korozyon direnci (Rct) artmış (EIS), korozyon akım yoğunluğu azalmış (Tafel), temas açısı artmış ve homojen yüzey topografyası ve bileşen dağılımı (AFM, SEM) sergilenmiştir. Sonuçta ilk kez gerçekleştirilen Al6061//GC plakanın DOE'nin tüm gereklilikleri karşılayarak PEMFC'de bipolar plaka olarak kullanabilme potansiyeline sahip olduğu belirlenmiştir. Kompozit kaplamalardan ise Al6061//GC+ZrC(%5) ve Al6061//GC+doğal grafit(%10) plakaların literatürdeki yaygın malzemelerle yarışabilecek düzeyde gelişmiş özellikler sergilediği ortaya çıkmıştır.

Özet (Çeviri)

In this study, glassy carbon (GC) based coatings have been developed for aluminum alloy (Al6061) bipolar plates to enhance corrosion resistance against the acidic environment of proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) through a more cost-effective and easily applicable process. By optimizing parameters such as rotation speed and curing temperature/time using a spin coating method, a homogeneous GC coating that adheres well to the Al6061 surface was obtained, meeting the standards for conductivity, corrosion protection, and coating surface properties set by the U.S. Department of Energy (DOE). Corrosion tests were conducted in a solution of 0.1 M H2SO4 and 3 ppm HF, the test conditions specified by the DOE for PEMFCs. To improve the properties of the GC coating, holey super graphene, cellulose nanocrystal, WC, WC/Co, TiC, porous carbon, cellulose nanofiber, carbon black & carbon nanotube, conductive carbon black, WS2, natural graphite and ZrC additives were used to prepare GC-based composite coatings. The composite coatings prepared with each additive were evaluated for their electrochemical and surface characterization, ensuring they met conductivity requirements and exhibited good adhesion. As a result, composite coatings containing ZrC and natural graphite showed increased corrosion resistance (Rct) compared to the GC coating (EIS), reduced corrosion current density (Tafel), increased contact angle, and demonstrated homogeneous surface topography and component distribution (AFM, SEM). It was determined for the first time that the Al6061//GC plate has the potential to be used as a bipolar plate in PEMFCs while meeting all DOE requirements. Among the composite coatings, Al6061//GC+ZrC (5%) and Al6061//GC+natural graphite (10%) exhibited advanced properties that could compete with commonly used materials in the literature.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    430065

    Proton conductive polymer/metal organic framework composi̇te membranes

    Proton iletken polimer/metal organik kafes yapılar içeren kompozit membranlar

    MUSTAFA ERKARTAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    EnerjiAbdullah Gül Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÜNAL ŞEN

  2. Tez No

    472732

    Sepiyolit ve kaolin katkılı sülfolanmış poli (eter eter keton) kompozit membranın sentezi, karakterizasyonu ve yakıt hücresinde denenmesi

    Synthesis, characterization and fuel cell test of sepiyolite and kaolinite added sulfonated poly (ether ether ketone) composite membrane

    AYGÜN ÇALI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İRFAN AR

  3. Tez No

    376159

    Yakıt hücrelerinde kullanmak üzere nanokompozit membran sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of nano composite membrane for the fuel cells

    ALPAY ŞAHİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İRFAN AR

  4. Tez No

    874197

    Optimized power control strategy for a proton exchange membrane fuel cell system

    Proton değişim membranlı yakıt hücresi sistemi için optimize edilmiş güç kontrol stratejisi

    ÖMER BURAK SARIÇAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN

  5. Tez No

    518854

    Power management strategy of stand-alone microgrid with hydrogen fuel cell and renewable sources

    Hidrojen yakıt ünitesi ve yenilenebilir kaynaklar içeren şebekeden bağımsız bir mikroşebeke'nin güç yönetim stratejisi

    JUN MA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA BAYSAL

Geri Dön